CN110635083A - 一种快速加热电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速加热电池模组，该电池模组包括：单体电芯，多块单体电芯叠层设置；导热绝缘垫，贴附于单体电芯的极耳上；导热铝板，压紧贴合于导热绝缘垫的上表面；发热元器件，压紧贴合于导热铝板的上表面。该快速加热电池模组使用时，发热元器件发出的热量通过导热铝板和导热绝缘垫传导至单体电芯的极耳上，由于极耳是铝、铜等高导热性金属材料，并且极耳直接插入到单体电芯的内部，可对单体电芯进行快速加热升温，快速地加热单体电芯的极片及电解液，使得单体电芯迅速升温至正常使用温度。采用现有的加热方式在低温环境下需要半小时以上才能将电芯升温至正常使用温度，而本发明的电池模组可将加热时间缩短至3‑5分钟。

Description

一种快速加热电池模组

技术领域

本发明涉及新能源电池技术领域，具体而言，涉及一种快速加热电池模组。

背景技术

在新能源电池的应用中，电池的使用环境温度是电池模组使用的关键参数。在低温下，单体电芯中的电解液粘度降低，导电性下降，活性物质也会降低，在此情况下，电解液的浓度差也会变大，极化增强，极化内阻上升，单体电芯所表现出来的充放电容量会显著下降。

另外，低温充放电时单体电芯会出现析锂现象，电芯长期在低温下充放电会在负极产生锂晶枝，锂晶枝的出现不仅会影响电池性能，其长期生长甚至会刺破电芯隔膜，造成电芯正负极片短路，产生重大安全隐患。

现有的电池模组加热装置通常采用导热铝板夹在单体电芯之间引出折边，通过加热导热铝板的折边将热量传递至单体电芯两侧边来对电芯进行加热，这种加热方式由于电芯两侧面的铝塑膜是导热率很差的材料，只能小功率慢速加热，否则高温快速加热有可能损伤电芯铝塑膜，因此这种加热方案的效率极低，在低温环境下需要半小时以上的加热时间来使电芯升温至正常使用温度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种快速加热电池模组，以解决现有技术中的电池模组加热速度慢的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种快速加热电池模组，该电池模组包括：单体电芯，多块单体电芯叠层设置；导热绝缘垫，贴附于单体电芯的极耳上；导热铝板，压紧贴合于导热绝缘垫的上表面；发热元器件，压紧贴合于导热铝板的上表面。

进一步地，电池模组还包括：模组支架，单体电芯安装在模组支架上，导热铝板通过紧固螺丝安装在模组支架上，并将导热绝缘垫压紧贴合在极耳上；模组保护盖，位于发热元器件的上方，模组保护盖扣位安装在模组支架上，并将发热元器件压紧贴合在导热铝板和模组保护盖之间。

进一步地，电池模组还包括：模组隔热层，模组隔热层设于发热元器件和模组保护盖之间。

进一步地，电芯隔热层，贴附于单体电芯的侧面，且每一块单体电芯的两侧均贴附有电芯隔热层。

进一步地，多块单体电芯的正、负极极耳交错设置，且相邻的两块单体电芯的正、负极极耳弯折连接将多块单体电芯串联，导热绝缘垫贴附于极耳的弯折连接处。

进一步地，弯折连接的两块极耳之间设有一第一汇流排，两块极耳均折向第一汇流排并与第一汇流排焊接。

进一步地，多块单体电芯的正、负极极耳分别成排正对设置，且多块单体电芯的正极极耳通过一第二汇流排互相连接，多块单体电芯的负极极耳通过一第三汇流排互相连接，将多块单体电芯并联，第二汇流排和第三汇流排上均贴附有导热绝缘垫。

进一步地，发热元器件为远红外发热元器件。

进一步地，导热绝缘垫为导热硅胶垫。

应用本发明的技术方案，通过在单体电芯的极耳上贴附导热绝缘垫，在导热绝缘垫的上表面压紧贴合导热铝板，并在导热铝板的上表面压紧贴合发热元器件；使用时，发热元器件发出的热量通过导热铝板和导热绝缘垫传导至单体电芯的极耳上，对极耳进行加热，由于极耳是铝、铜等高导热性金属材料，并且极耳直接插入到单体电芯的内部，可对单体电芯进行快速加热升温，快速地加热单体电芯的极片及电解液，使得单体电芯迅速升温至正常使用温度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的快速加热电池模组的拆解结构示意图。

图2为本发明实施例的快速加热电池模组的组装结构示意图。

图3为本发明实施例的快速加热电池模组拆掉模组支架、导热铝板、发热元器件、模组隔热层和模组保护盖后的结构示意图。

图4为本发明实施例的快速加热电池模组拆掉模组支架、导热铝板、发热元器件、模组隔热层、模组保护盖和导热绝缘垫后的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、单体电芯；11、极耳；20、导热绝缘垫；30、导热铝板；40、发热元器件；50、模组支架；60、紧固螺丝；70、模组保护盖；80、模组隔热层；90、电芯隔热层；100、第一汇流排。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

实施例1

参见图1至图4，一种本发明实施例的快速加热电池模组，该电池模组主要包括单体电芯10、导热绝缘垫20、导热铝板30和发热元器件40。其中，多块单体电芯10叠层设置；导热绝缘垫20贴附于单体电芯10的极耳11上；导热铝板30压紧贴合于导热绝缘垫20的上表面；发热元器件40压紧贴合于导热铝板30的上表面。

上述的快速加热电池模组，在单体电芯10的极耳11上贴附导热绝缘垫20，在导热绝缘垫20的上表面压紧贴合导热铝板30，并在导热铝板30的上表面压紧贴合发热元器件40；使用时，发热元器件40发出的热量通过导热铝板30和导热绝缘垫20传导至单体电芯10的极耳11上，对极耳11进行加热，由于极耳11是铝、铜等高导热性金属材料，并且极耳11直接插入到单体电芯10的内部，可对单体电芯10进行快速加热升温，快速地加热单体电芯10的极片及电解液，使得单体电芯10迅速升温至正常使用温度。

为了进一步提高加热速度，在本实施例中，可对极耳11进行加宽、加厚设计，以增强其导热性。极耳11的具体宽度和厚度可根据实际情况进行设置。

参见图1和图2，在本实施例中，电池模组还包括一个模组支架50，单体电芯10安装在模组支架50上，导热铝板30通过紧固螺丝60固定安装在模组支架50上，该导热铝板30将导热绝缘垫20压紧贴合在极耳11上。如此设置，可使导热铝板30与导热绝缘垫20之间，以及导热绝缘垫20与极耳11之间紧密贴合，确保其具有良好的热传导性。

进一步地，参见图1，在模组支架50上还设置有一个模组保护盖70，该模组保护盖70位于发热元器件40的上方，且模组保护盖70扣位安装在模组支架50上，该模组保护盖70将发热元器件40压紧贴合在导热铝板30和模组保护盖70之间。如此设置，通过模组保护盖70将导热绝缘垫20、导热铝板30和发热元器件40压紧安装在模组支架50上，并使发热元器件40与导热铝板30紧密接触，提高其传热效率。

为了避免发热元器件40发出的热量传导至模组支架50上造成热量的损耗，参见图1，在本实施例中，电池模组还包括一个模组隔热层80，该模组隔热层80设置于发热元器件40和模组保护盖70之间。如此设置，避免发热元器件40发出的热量传导至模组保护盖70和模组支架50上，使热量更多地向导热铝板30传导，从而进一步提高了对单体电芯10的加热速度。

为了提高各单体电芯10之间的温度一致性，并避免外侧的单体电芯10通过其外表面向外部散热，参见图1至图4，在本实施例中，在单体电芯10的侧面还贴附有电芯隔热层90，并且，每一块单体电芯10的两侧均贴附有一块电芯隔热层90。如此设置，通过单体电芯10侧面贴附的电芯隔热层90将相邻的单体电芯10互相隔开，阻断单体电芯10之间的传热；并且在电池模组外侧的单体电芯10表面也贴附有电芯隔热层90，可阻断外侧单体电芯10通过其外表面向外部散热。

参见图1、图3和图4，在本实施例中，多块单体电芯10的正、负极极耳11交错设置，即一块单体电芯10的正极耳与相邻的另一块单体电芯10的负极耳正对设置，负极耳则与相邻的另一块单体电芯10的正极耳正对设置。相邻的两块单体电芯10的正、负极极耳11弯折后通过激光焊焊接(图中未示出极耳11弯折)，将多块单体电芯10之间进行串联连接组成电池模组，导热绝缘垫20贴附于极耳11的弯折连接处。如此设置，通过将相邻的正、负极极耳11弯折焊接，将导热绝缘垫20贴附在相连接的极耳11的弯折连接处，可以增大导热绝缘垫20与极耳11的接触面积，提高加热速度。

进一步地，参见图1、图3和图4，在本实施例中，弯折连接的两块极耳11之间还设置有一块第一汇流排100，两块极耳11均折向该第一汇流排100并分别与第一汇流排100焊接。如此设置，通过第一汇流排100将两块极耳11进行连接，可以提高两块极耳11之间焊接的可靠性，提高其连接的稳定性。该第一汇流排100为铝板或铜板。

需要说明的是，除了将两块极耳11弯折焊接的方式之外，也可以不将极耳11进行弯折，而将极耳11直接焊接在第一汇流排100的两侧。

在本实施例中，导热绝缘垫20可采用现有的导热性好且不导电的材料，优选采用导热硅胶垫。采用导热硅胶垫作为导热绝缘垫20，不仅可以很好地将导热铝板30的热量传导至极耳11，而且可以在极耳11和导热铝板30之间起到绝缘作用，避免发生短路。此外，导热硅胶垫为软质材料，可与极耳11很好地贴合。

在本实施例中，发热元器件40优选采用高功率的远红外发热元器件。远红外发热元器件的发热转化率高，并且热传导通过远红外波发射，热传导不受间隙、压力等的影响。模组隔热层80和电芯隔热层90均优选采用隔热棉，具有良好的隔热效果。

总体而言，相比于现有的采用铝板夹在电芯之间引出折边，通过加热铝板的折边将热量传递至电芯两侧边来对电芯进行加热的方式，本发明的快速加热电池模组可以更加快速地对单体电芯10的极片和电解液进行加热，使得单体电芯10迅速升温至正常使用温度。通过现有的加热方式在低温环境下需要半小时以上才能使电芯升温至正常使用温度，而本发明的电池模组可将加热时间缩短至3-5分钟。

实施例2

本发明一未图示实施例中，提供了另一种快速加热电池模组，该快速加热电池模组的结构与实施例1的电池模组结构大致相同。主要区别在于，实施例1的电池模组为多块单体电芯10之间串联的电池模组，而本实施例的电池模组为多块单体电芯10之间并联的电池模组。

具体来说，在本实施例中，多块单体电芯10的正、负极极耳11分别成排正对设置，即一块单体电芯10的正极耳与相邻的另一块单体电芯10的正极耳正对设置，负极耳则与相邻的另一块单体电芯10的负极耳正对设置。多块单体电芯10的正极极耳11通过一块第二汇流排互相连接，多块单体电芯10的负极极耳11通过一块第三汇流排互相连接，如此，将多块单体电芯10并联组成电池模组。在第二汇流排和第三汇流排上均贴附有导热绝缘垫20。本实施例的快速加热电池模组适用于各单体电芯10之间需要并联设置的场合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快速加热电池模组，其特征在于，所述电池模组包括：

单体电芯(10)，多块所述单体电芯(10)叠层设置；

导热绝缘垫(20)，贴附于所述单体电芯(10)的极耳(11)上；

导热铝板(30)，压紧贴合于所述导热绝缘垫(20)的上表面；

发热元器件(40)，压紧贴合于所述导热铝板(30)的上表面。

2.根据权利要求1所述的快速加热电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括：

模组支架(50)，所述单体电芯(10)安装在所述模组支架(50)上，所述导热铝板(30)通过紧固螺丝(60)安装在所述模组支架(50)上，并将所述导热绝缘垫(20)压紧贴合在所述极耳(11)上；

模组保护盖(70)，位于所述发热元器件(40)的上方，所述模组保护盖(70)扣位安装在所述模组支架(50)上，并将所述发热元器件(40)压紧贴合在所述导热铝板(30)和所述模组保护盖(70)之间。

3.根据权利要求2所述的快速加热电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括：

模组隔热层(80)，所述模组隔热层(80)设于所述发热元器件(40)和所述模组保护盖(70)之间。

4.根据权利要求1所述的快速加热电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括：

电芯隔热层(90)，贴附于所述单体电芯(10)的侧面，且每一块所述单体电芯(10)的两侧均贴附有所述电芯隔热层(90)。

5.根据权利要求1所述的快速加热电池模组，其特征在于，多块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)交错设置，且相邻的两块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)弯折连接将多块所述单体电芯(10)串联，所述导热绝缘垫(20)贴附于所述极耳(11)的弯折连接处。

6.根据权利要求5所述的快速加热电池模组，其特征在于，弯折连接的两块所述极耳(11)之间设有一第一汇流排(100)，两块所述极耳(11)均折向所述第一汇流排(100)并与所述第一汇流排(100)焊接。

7.根据权利要求1所述的快速加热电池模组，其特征在于，多块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)分别成排正对设置，且多块所述单体电芯(10)的正极极耳(11)通过一第二汇流排互相连接，多块所述单体电芯(10)的负极极耳(11)通过一第三汇流排互相连接，将多块所述单体电芯(10)并联，所述第二汇流排和所述第三汇流排上均贴附有所述导热绝缘垫(20)。

8.根据权利要求1所述的快速加热电池模组，其特征在于，所述发热元器件(40)为远红外发热元器件。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的快速加热电池模组，其特征在于，所述导热绝缘垫(20)为导热硅胶垫。

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